乙酰丙酸加氢反应生成γ-戊内酯过程中相关溶解度的研究
近年来，乙酰丙酸加氢反应生成γ-戊内酯作为生物质化学转化的关键步骤之一受到人们广泛关注。作为一种环境友好的溶剂，超临界二氧化碳已经应用在该加氢反应中，不仅替代了有机溶剂介质使过程环境友好，而且可以实现反应和分离一体化。研究乙酰丙酸在超临界二氧化碳中的溶解度规律是该加氢反应在超临界二氧化碳中进行的基础。另外，该反应是三相非均相催化加氢反应，研究氢气在该反应过程液体中的溶解度规律对于认识反应机理具有重要意义。
本论文首先在温度为313.2～342.2K、压力为8～19MPa的范围内采用静态观察法，测定了乙酰丙酸在超临界二氧化碳和以乙醇为共溶剂的超临界二氧化碳中的溶解度。讨论了温度、压力、共溶剂浓度对乙酰丙酸溶解度的影响规律。结果表明：在温度一定时，乙酰丙酸在超临界二氧化碳中的溶解度都随着压力的升高而增大；在压力一定时，乙酰丙酸在超临界二氧化碳中的溶解度都随着温度的升高而减小；在温度和压力一定时，乙酰丙酸在超临界二氧化碳中的溶解度随着共溶剂浓度的增加而增大。实验数据可以采用Chrastil模型和修正的四参数Chrastil模型关联，模型关联误差为11.68～15.82％。
其次，模拟乙酰丙酸加氢生成γ-戊内酯过程中不同的液体组成，在温度为353.15～453.15K、压力为0.75～5.25MPa范围内采用液相平衡取样法测定了氢气在乙酰丙酸(x1=0.37)+水(x2=0.63)、乙酰丙酸、乙酰丙酸(x1=0.33)+水(x2=0.33)+γ-戊内酯(x3=0.34)和γ-戊内酯中的溶解度。讨论了温度、压力对氢气溶解度的影响规律；比较了氢气在不同液体中的溶解度；用亨利定律对实验数据进行关联，得出了不同温度下氢气在液体中的亨利系数；并根据亨利系数和温度的关系，计算出氢气在液体中的摩尔溶解焓和摩尔溶解熵。结果表明：在压力一定时，氢气在液体中的溶解度随着温度的升高而增大；在温度一定时，氢气在液体中的溶解度符合亨利定律；在温度和压力一定时，氢气在乙酰丙酸(x1=0.37)+水(x2=0.63)、乙酰丙酸、乙酰丙酸(x1=0.33)+水(x2=0.33)+γ-戊内酯(x3=0.34)和γ-戊内酯中的溶解度依次增大，这表明，在乙酰丙酸加氢反应生成γ-戊内酯过程中，随着反应的进行，氢气在液相中的溶解度是逐渐增大的；氢气在液体中的亨利系数随着温度的升高而减小；氢气在液体中的摩尔溶解焓为正，摩尔溶解熵为负。
溶解度;乙酰丙酸;γ-戊内酯;超临界二氧化碳;加氢反应;环境友好溶剂
北京化工大学
硕士
化学工程
吴卫泽
2010
中文
TQ225.24
65
2010-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）